定位和淬灭电弧的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及定位和淬灭PV系统(1)中的PV发电机(2)中的电弧的方法，所述PV发电机包括至少两个PV子发电机(2.1-2.n)，其中在每个支路中，用于淬灭各个PV子发电机(2.1-2.n)中的电弧的设备与每个PV子发电机(2.1-2.n)相关联。所述方法包括以下步骤：检测PV发电机(2)中的电弧。接着，确定每个PV子发电机(2.1-2.n)的概率值，所述概率值与电弧位于相应的PV子发电机(2.1-2.9)中的概率相关。根据确定的概率值确定激活淬灭电弧的设备的序列(R.1-R.n)。然后，根据确定的序列(R.1-R.n)的次序相继激活淬灭电弧的设备。此外本发明专利技术涉及定位和淬灭PV系统(1)中的PV发电机(2)中的电弧的装置，其设计为执行该方法，还涉及包括这样的装置的PV系统(1)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】定位和淬灭电弧的方法和装置
本专利技术涉及一种定位和淬灭光伏发电机中的电弧的方法和装置，所述光伏发电机包括至少两个光伏子发电机，其中每个光伏子发电机包括用于淬灭各个光伏子发电机中的电弧的设备。此外本专利技术涉及包括这种装置的光伏系统。
技术介绍
具体地说，相对较大的光伏(PV)系统(光伏在下文中称为PV)可以具有PV发电机，所述PV发电机通常包括多个(但是至少两个)并联连接的PV子发电机。这样的PV子发电机可以是所谓的例如由多个串联连接的PV模块形成的串。PV发电机连接到PV系统中的一个或多个逆变器，所述逆变器将PV发电机产生的直流电流(DC)转换为适合于给供电系统供电的交流电流(AC)。在这样的PV系统里，PV发电机和逆变器之间通常需要隔离。根据要求，该隔离可以是仅通过半导体开关、电流隔离或甚至在所有极的电流隔离实现的功能性断开。在电流隔离或在所有极的电流隔离的情况下，这可以借助于机电开关来实现。这种情况下，专用机电开关通常与PV子发电机中的每一个相关联，以便能够(例如在故障的情况下)选择性地断开PV子发电机。机电开关应理解为表示机电式驱动开关，例如由电动机或电磁体驱动。电磁体驱动开关也被称为继电器或接触器。在PV系统中，由于高DC电压和占绝对优势的直流电流，电弧代表了不应被低估的问题，并且电弧是引起火灾的主要原因之一。如果识别了电弧，那么应尽快激活用于淬灭各个PV子发电机中的电弧的设备。例如，这样的设备代表提及的将PV子发电机与逆变器的输入端隔离的开关。如果PV子发电机与逆变器隔离，那么流过与PV子发电机串联连接的电弧的电流减少，其结果是电弧被淬灭。例如，文献DE102011000737A1公开了在检测到电弧之后自动激活作为保护器件的一部分的隔离开关，所述隔离开关优选地布置在PV发电机和逆变器之间且靠近PV发电机。具体地说，在较大PV系统的情况下，整个PV发电机的同时去耦，也就是说，所有PV子发电机的同时去耦是不利的，因为由逆变器供电的供电系统中可能发生不稳定。另外，接下来的故障探测是复杂的，因为，在这样的所有PV子发电机同时断开的情况下，不可能对电弧进行定位。另一方面，如果PV子发电机相继与逆变器的DC输入电路隔离，那么对电弧的定位可以至少限定到PV子发电机的级别。文献DE10155795C1中描述了与汽车供电系统结合的类似定位电弧的方法，所述汽车供电系统包括多个供电子系统。由于PV子发电机通过其连接到逆变器的机电开关的惯性，单个开关操作具有最小的开关时间，然而，其可以在几十毫秒的范围内。除此之外是在每个情况下确立在开关操作之后先前检测到的电弧仍然存在还是已经被淬灭所需的时间。在带有相应较大数量的PV子发电机的较大PV系统的情况下，在某些情况下连续或相继断开连接会耗费几秒钟。最坏的情况是，电弧可能一直存在直到断开最后一个子发电机为止，即，贯穿开关序列的整个时期一直存在。出于安全原因，这种情况是不期望发生的，例如，会有电弧引起火灾的风险，并且，在某些情况下，例如根据美国标准UL1699B，这种情况也是不允许的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的包括提供一种方法和PV系统，其中带有多个PV子发电机的PV发电机中的电弧能够在此过程中被尽可能快地淬灭并且所述电弧被定位。该目的通过根据本专利技术的一种方法和PV系统实现。根据本专利技术的在开始提及的该类方法包括如下步骤：首先，在PV发电机中检测电弧。接着，确定PV子发电机中的每一个的概率值，所述概率值与电弧位于相应的PV子发电机中的概率相关。再接着，根据确定的概率值确定激活淬灭电弧的设备的序列的顺序。然后，根据该序列的顺序相继激活淬灭电弧的设备。根据本专利技术，用于淬灭的设备不会以固定不变的预定顺序激活，而是会以同样考虑到电弧位于特定PV子发电机中的概率的顺序激活。优选地，淬灭尝试最先针对其中电弧位于该PV子发电机上的概率最高的PV子发电机。然后针对具有第二高概率的PV子发电机上，等等。以这种方式，在非常短的时间段内淬灭并定位电弧。在该方法的一个优选配置中，概率值是基于PV子发电机中AC电压信号的噪声水平来确定的。优选地，在这种情况下，淬灭电弧的设备以噪声水平减少的序列顺序激活。电弧发射宽频带AC电压信号，所述宽频带AC电压信号也称为噪声信号。例如，由于PV子发电机之间的电容性耦合和电感性耦合，该AC电压信号不局限于存在电弧的PV子发电机。因此通过此信号对电弧直接定位是不可能的。然而，AC电压信号水平、噪声水平，与电弧存在于相应PV子发电机的概率相关联，并且可以作为用于在根据本专利技术的方法中确立淬灭设备的激活序列顺序的易测得变量。在该方法的另一优选配置中，概率值由测量到的流经PV子发电机的局部电流的变化计算得到。电弧的出现伴随着流经受影响的PV子发电机的局部电流的变化。然而，由于PV子发电机互相连接以形成整个PV发电机的方式，PV子发电机中电流的变化还势必造成其他PV子发电机中电流的变化。因此，所观察到的局部电流的变化不能引起对电弧的直接定位。然而，反过来，电流的变化可用于在根据本专利技术的方法中确立淬灭设备的激活序列顺序。在该方法的另一优选配置中，如果用于淬灭与该PV子发电机相关联的电弧的设备激活之后，在PV发电机中不再检测到电弧，那么实施信号指示以表明电弧定位在特定的PV子发电机中。在该方法的另一优选配置中，概率值基于噪声水平以及基于局部电流的测量值的变化来确定。优选地，在这种情况下实施检查以确定局部电流的变化是否暂时与噪声水平的变化相关联，并且根据该结果执行对电弧存在于PV子发电机中的概率的似然性检查。由于实现了甚至更高程度的可靠性，因此，综合考虑电弧存在的不同指标，用于尽可能快地定位电弧。在该方法的另一优选配置中，在激活用于淬灭电弧的设备时，经过相应PV子发电机的局部电流中断。可选地，相应PV子发电机短路。这两种方法都是淬灭存在的电弧的有效方法。通过中断经过PV子发电机的局部电流，淬灭了中断的电路中流动的串联电弧。短路淬灭并联电弧。两种淬灭方法还可以结合在一起，例如通过相继执行的方式结合在一起。优选地，为了中断经过相应PV子发电机的局部电流，在每个支路中，使用每个均包括彼此并联布置的机电开关和半导体开关的开关元件，其中，在首先打开开关元件的所有机电开关之后，通过切换开关元件各自的半导体开关来实施中断经过相应PV子发电机的局部电流。以这种方式，可以快速连续地相继检查多个PV子发电机或许多PV子发电机中电弧的存在。一种根据本专利技术的用于定位和淬灭PV系统的PV发电机中的电弧的装置，所述PV发电机包括至少两个PV子发电机，包括与在每一支路中用于淬灭各自的PV子发电机中的电弧的PV子发电机相关联的装置和至少一个用于电弧检测的器件。该装置的特征在于，实际上其还包括每个PV子发电机对应的控制器件和/或中央控制器件。控制器件和/或中央控制器件设计为：确定PV子发电机中的每一个的概率值，所述概率值与电弧位于相应PV子发电机中的概率相关联；根据确定的概率值确定用于激活淬灭电弧的设备的序列顺序；并且根据确定序列的次序相继激活淬灭电弧的设备。因此装置设计为执行上述方法。根据本专利技术的PV系统包括该装置，所述PV系统包括PV发电机，所述PV发电机包括至少两个PV子发电机。在两种情况下，尤其还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定位和淬灭光伏PV系统(1)中的光伏PV发电机(2)中的电弧的方法，所述PV发电机包括至少两个PV子发电机(2.1‑2.n)，其中在每个支路中，淬灭各个PV子发电机(2.1‑2.n)中的电弧的设备与每个PV子发电机(2.1‑2.n)相关联，所述方法包括以下步骤：‑检测所述PV发电机(2)中的电弧；‑确定所述PV子发电机(2.1‑2.n)中的每一个的概率值，所述概率值与所述电弧位于相应的PV子发电机(2.1‑2.n)中的概率相关；‑根据所确定的概率值，确定激活淬灭所述电弧的设备的序列(R.1‑R.n)；以及‑根据所确定的序列(R.1‑R.n)的次序相继激活淬灭所述电弧的设备。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.18 DE 102012104314.01.一种定位和淬灭光伏PV系统(1)中的光伏PV发电机(2)中的电弧的方法，所述PV发电机包括至少两个PV子发电机(2.1-2.n)，其中在每个支路中，淬灭各个PV子发电机(2.1-2.n)中的电弧的设备与每个PV子发电机(2.1-2.n)相关联，所述方法包括以下步骤：-检测所述PV发电机(2)中的电弧；-确定所述PV子发电机(2.1-2.n)中的每一个的概率值，所述概率值与所述电弧位于相应的PV子发电机(2.1-2.n)中的概率相关；-根据所确定的概率值，确定激活淬灭所述电弧的设备的序列(R.1-R.n)；以及-根据所确定的序列(R.1-R.n)的次序相继激活淬灭所述电弧的设备。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述概率值是基于所述PV子发电机(2.1-2.n)中的AC电压信号的噪声水平(UAC.1-UAC.n)确定的。3.根据权利要求2所述的方法，其中，淬灭电弧的设备按照噪声水平(UAC.1-UAC.n)降低的序列(R.1-R.n)进行激活。4.根据权利要求2到3中的一项所述的方法，其中，所述概率值由测量的流经所述PV子发电机(2.1-2.n)的局部电流(I.1-I.n)的变化计算得到。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述概率值由测量的流经所述PV子发电机(2.1-2.n)的局部电流(I.1-I.n)的变化计算得到。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述局部电流(I.1-I.n)的测量值进行连续存储，并且其中，所述概率值基于所述局部电流(I.1-I.n)的所述测量值确定，所述局部电流在所述电弧发生期间已经被测量。7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述局部电流(I.1-I.n)的测量值进行连续存储，并且其中，所述概率值基于所述局部电流(I.1-I.n)的所述测量值确定，所述局部电流在所述电弧发生期间已经被测量。8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述概率值基于所述噪声水平(UAC.1-UAC.n)和基于所述局部电流(I.1-I.n)的所述测量值的变化来确定。9.根据权利要求8所述的方法，其中，实施了确认所述局部电流(I.1-I.n)的变化是否与所述噪声水平(UAC.1-UAC.n)的变化时间相关的检查，并且根据这个结果实施关于所述PV...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·贝伦茨，M·卡拉图彻维利，M·霍普夫，
申请(专利权)人：艾思玛太阳能技术股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE